人教版高中化学必修一第8讲铁及其化合物教师版社会苗世印.docx
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人教版高中化学必修一第8讲铁及其化合物教师版社会苗世印
铁及其化合物
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
1．铁的性质；
2．铁的重要化合物及其相互转化。
知识点一.铁
铁的原子结构示意图如下：
1．物理性质
⑴常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。
⑵铁的熔沸点都很高：
熔点是1535℃，沸点是2750℃。
⑶铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。
2．化学性质
当跟弱氧化剂反应时：
Fe-2e－＝Fe2+；
当跟强氧化剂反应时：
Fe-3e－＝Fe3+。
⑴铁与非金属的反应：
3Fe+2O2
Fe3O4
2Fe+3Cl2
2FeCl3， 2Fe+3Br2＝2FeBr3
Fe+I2＝FeI2， Fe+S
FeS
⑵铁和某些盐（如CuSO4）溶液的反应：
Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
⑶铁与酸的反应：
与非氧化性酸：
Fe+2H+＝Fe2++H2↑
⑷铁与水蒸汽的反应：
3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2（注意产物是Fe3O4）
注意：
①该实验所用铁粉为还原铁粉（即刚用还原的方法得到的铁粉）。
②实验中收集气体，并通过爆鸣实验来验证氢气的产生。
知识点二.铁的化合物
1．铁的氧化物
（1）FeO不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4。
（2）Fe2O3常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料。
（3）Fe的常见化合价只有+2价和+3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。
2．铁的氢氧化物
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
分类
碱
碱
性
质
色态
白色固体
红褐色固体
水溶性
不溶于水
不溶于水
与酸反应
Fe（OH）2+2H+＝Fe2+ +2H2O
Fe（OH）3+3H+＝Fe3++3H2O
还原性
稳定性
4Fe（OH）2 +O2 +2H2O＝4Fe（OH）3
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O（受热分解）
制法
原理
Fe2+ +2OH- ＝Fe（OH）2↓
Fe3+ +3OH- ＝Fe（OH）3↓
现象
白色絮状沉淀
红褐色沉淀
要点解释：
Fe（OH）2的制备要点：
①．硫酸亚铁要现配（配制时，蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化）。
②．制取Fe（OH）2时，要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4），以防止空气与Fe（OH）2接触发生反应。
3．铁盐和亚铁盐：
铁盐（Fe3+）
亚铁盐（Fe2+）
颜色
黄色
淡绿色
与碱反应
Fe3++3OH—＝Fe（OH）3↓
Fe2++2OH—＝Fe（OH）2↓
氧化性、还原性
氧化性
2Fe3++Fe＝3Fe2+
氧化性：
Fe2++Zn＝Zn2++Fe
还原性：
2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl—
知识点三.Fe2+、Fe3+、Fe的相互转变——“铁三角”
1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化成Fe2+、Fe3+。
（1）Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+，如Fe+S
FeS，Fe+2Fe3+＝3Fe2+。
（2）Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+，如2Fe+3Cl2
2FeCl3。
2．Fe2+既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3+，也可以被还原为Fe。
（1）当Fe2+遇到强氧化剂O2、Cl2、HNO3、KMnO4等时，被氧化为Fe3+，如2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl
（2）当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，
如Fe2++Zn＝Zn2++Fe，FeO+CO
Fe+CO2。
3．Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或Fe。
（1）Fe3+被C、CO、活泼的金属（钾、钠、钙除外）还原为Fe，
如Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2，Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3。
（2）Fe3+被KI、H2S、Fe、Cu、SO2等还原为Fe2+，如2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+。
要点解释：
①．不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。
②．利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。
如Fe2+的溶液中含有Fe3+，可加入Fe粉以除去Fe3+等。
知识点四.Fe2+、Fe3+的鉴别
鉴别方法
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
黄色
加碱
（NaOH）法
①现象：
白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀
②反应：
Fe2++2OH－＝Fe（OH）2↓（白色）
4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3（红褐色）
①现象：
红褐色沉淀
②反应：
Fe3++3OH－＝Fe（OH）3↓（红褐色）
加盐
（SCN－）法
①现象：
加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②反应：
2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－
Fe3++3SCN－＝Fe（SCN）3（红色）
①现象：
加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：
Fe3++3SCN－＝Fe（SCN）3（红色）
类型一：
金属与水（水蒸气）反应的实验探究
例1．如下图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。
（1）所观察到的现象是________，有关反应的化学方程式是________。
（2）干燥管内可装入的试剂是________，其作用是________。
干燥管还可用________（填装置名称）代替。
（3）玻璃管中石棉绒的作用是________。
实验开始时应先点燃________，实验结束时，应先熄灭______。
解析;常温下Fe不与H2O发生反应，但在高温下，Fe与H2O（g）反应生成Fe3O4和H2。
因铁粉和Fe3O4均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物H2可用点燃的方法验证。
石棉绒成分为硅酸盐，它耐高温且性质稳定，是铁粉的载体。
答案:
（1）红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2
（2）碱石灰（或无水CaCl2、硅胶等）吸收水蒸气，干燥氢气U形管
（3）铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积酒精灯酒精喷灯
类型二：
铁的氧化物、氢氧化物的性质
例2.有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。
这种铁的氧化物的化学式为（）。
A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe4O5
解析:
可设这种铁的氧化物的化学式为FexOy，则发生的反应为FexOy+yCO
xFe+yCO2，Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O。
从而得到FexOy与CaCO3的关系式为：
FexOy～yCaCO3
56x+16y100y
0.4g0.75g
解得：
x∶y＝2∶3。
所以，这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3。
答案:
B
类型三：
铁盐和亚铁盐的性质3
例3.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应）。
试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：
________；铜单质________（填“一定”或“可能”）存在。
（2）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是________，Fe2+________（填“一定”或“可能”）存在。
解析:
本题属于物质共存问题，解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。
本题涉及的反应有：
①Fe+2FeCl3＝3FeCl2②Fe+CuCl2＝Cu+FeCl2③Cu+2FeCl3＝2FeCl2+CuCl2
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3+、Cu2+，因为它们能发生上述①②反应，一定有铜单质。
（2）若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2+。
答案:
（1）Fe3+、Cu2+一定
（2）Fe、Cu一定
类型四：
Fe（OH）2的制取
例4.用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。
方法一：
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
（2）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是________。
方法二：
在如右图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是________。
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是________。
（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是______。
（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是________。
解析:
方法一：
（1）气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
（2）避免生成的Fe（OH）2被空气（氧气）氧化。
方法二：
两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以制取FeSO4时应放在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液。
当Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可从试管Ⅰ内短管处排出试管Ⅰ内空气，经过止水夹通入试管Ⅱ中，再排尽试管Ⅱ内空气。
然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，H2产生的压强将试管Ⅰ内FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内。
在此压液过程中，液体都处于H2环境，从而避免了被空气中的O2氧化，使得Fe（OH）2能保存更长时间。
答案:
方法一：
（1）煮沸
（2）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2
方法二：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）NaOH溶液（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管I和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
基础演练
一．选择题
1．随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。
为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以加入的化学物质是（）。
A．无水硫酸铜B．硫酸亚铁C．食盐D．生石灰
2．用一种试剂就可以将：
NaOH、NH4SCN、AgNO3、Na2SO4四种无色溶液一一鉴别出来，这种试剂是（）。
A．溴水B．FeCl3C．Fe（NO3）3D．BaCl2
3．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2。
向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（）。
A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜
C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无
4．在下列溶液中，各组离子一定能够大量共存的是（）。
A．使酚酞试液变红的溶液：
Na+、Cl－、SO42－、Fe3+
B．含有大量Al3+的溶液：
Na+、NH4+、SO42－、Cl－
C．含有大量Fe3+的溶液：
Na+、Mg2+、NO3－、SCN－
D．碳酸氢钠溶液：
K+、SO42－、Cl－、H+
5．在雷达的微波过滤器里使用的铁氧磁性体为钇铁石榴石（Y3Fe5O12），其中Y最高正价为+3价。
下列有关叙述中正确的是（）。
A．可表示为3YO3·3FeO·Fe2O3
B．可表示为Y3O5·Fe3O4·Fe2O3
C．其中钇、铁化合价均为+3价
D．其中钇、铁化合价均有+2、+3价
6．（2014年成都市第七中学月考试题）将1.12g铁粉加人到25mL2mol／L的氯化铁溶液中，充分反应后，下列说法正确的是（）。
A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
二．填空题
1．硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂，硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保持硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁（硫酸铁无治疗贫血的药效）。
试设计一个实验，验证某硫酸亚铁药片是否已被氧化（主要步骤、现象，并写出有关反应式）。
2．铁是一种化学性质比较活泼的金属。
也是用途最广泛的金属。
铁在一定条件下能跟多种物质发生化学反应。
完成下列问题：
（1）以铁为研究对象。
仿照下图中的实例在框图处填写物质的化学式（所填写的反应物不属于同一类别的物质。
生成物必须填写铁的化合物）。
①________；②________；③________；④________。
（2）实验室要除去细碎铜屑中的少量铁屑，请用化学方法和物理方法将其除去。
（只用简单的原理描述即可）
化学方法：
________________。
物理方法：
________________。
（3）据统计，每年锈蚀的钢铁约占世界钢铁年产总量的四分之一。
联系生活、生产实际，举出防止钢铁生锈的两种常用方法：
①________________；②________________。
（4）经研究发现。
长期使用铁锅炒菜做饭，可有效地减少缺铁性贫血的发生，原因是________________；如果在炒菜时经常加入适量的食用醋，效果会更好，理由是________________。
巩固提高
一．选择题
1．（2014年北京市房山中学月考试题）在含有Fe3+、Fe2+、Al3+、NH4+的稀溶液中，加入足量的Na2O2固体，充分反应后，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目没有变化的是（）。
A．Fe3+B．Fe2+C．Al3+D．NH4+
2．搜狐网报道：
中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，随着全球铁矿石价格的上涨，中钢协与澳大利亚必和必拓公司谈判陷入困境。
关于铁矿石的说法正确的是（）。
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色
D．FeO俗称铁红
3．（2015年高考试题（上海卷）改编）由FeO、Fe3O4和Fe2O3组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则该混合物中FeO、Fe3O4、Fe2O3的物质的量之比可能是（）。
A．1∶1∶2B．2∶1∶1C．1∶2∶2D．1∶3∶1
4．某500mL溶液中含0.1molFe2+、0.2molFe3+，加入0.2mol铁粉，待Fe3+完全还原后溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后溶液体积不变）（）。
A．0.4mol／LB．0.6mol／LC．0.8mol／LD．1.0mol／L
5．有下列四组物质，如果把某组物质中的后者逐滴加入到前者中至过量，将出现“先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解”的现象，这组物质是（）。
A．稀硫酸、氯化钡溶液B．硫酸亚铁溶液、氢氧化钠溶液
C．氯化钠溶液、硝酸银溶液D．氯化铝溶液、氢氧化钠溶液
6.某溶液中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和NH4+，其c（H＋）=10－2mol·L－1，在该溶液中可以大量存在的阴离子是
A.SO42-B.NO3-C.SCN－D.CO32-
7.某强酸性溶液中可能存在NO3-、Cl－、I－、Fe3＋中的一种或几种。
向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断溶液中
A.不含NO3-、也不含Fe3＋B.含有NO3-、I－、Cl－
C.含I－，但不能确定是否含Cl－D.含有Fe3＋
二．填空题
8．试样X由氧化亚铁和氧化铜组成。
取质量相等的两份试样按下图所示进行实验：
（1）请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式________________。
（2）若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样X中CuO的质量为________（用m表示）。
9．以下一些氧化物和单质之间可发生如图所示的反应：
其中，氧化物（Ⅰ）是红棕色固体、氧化物（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）在反应条件下都是气体。
（1）氧化物（Ⅰ）的化学式（分子式）是________，氧化物（Ⅱ）的化学式（分子式）是________。
（2）反应①的化学方程式是________________，
反应②的化学方程式是________________，
反应③的化学方程式是________________。
一．选择题
1.下列物质中,能使铁溶解,又不析出固体和放出气体的是
A．稀硫酸B．浓硝酸C．硝酸银溶液D．硫酸铁溶液
2．为除去氯化铜溶液中混有的氯化亚铁，常先加入H2O2溶液将Fe2＋全部氧化成Fe3＋，然后再加入（ ）
A．NaOH溶液 B．氨水C．CuOD．Fe（OH）3（胶体）
3．（2014年聊城市第一中学月考试题）将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等．则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是（ ）
A．2∶3B．3∶2C．1∶2D．1∶1
4．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是（ ）
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A．②③①④ B．③②①④C．③①②④D．①②③④
5．在下列有FeCl3溶液参加的反应中，与Fe3＋水解有关的反应是（ ）
①FeCl3与Cu反应 ②FeCl3与H2S反应 ③FeCl3与KI反应 ④FeCl3滴入沸水中 ⑤FeCl3滴入NaOH溶液 ⑥FeCl3与NaHCO3反应 ⑦FeCl3溶液中滴入石蕊试液
A．③④⑤⑥⑦B．③④⑥C．④⑥⑦D．①③⑤⑦
6．将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是
A．生成白色沉淀B．生成红褐色沉淀C．有气泡产生D．无变化
7．只用一种试剂可区别五种溶液,这种试剂是（）
A．Ba（OH）2B．H2SC．NaOHD．AgNO3
8．能跟27克铝反应的稀硝酸最多可溶解铁的质量为
A．28克B．56克C．27克D．84克
二．填空题
9．铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛．请回答下列问题：
（1）钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为_________________________.
（2）由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式是________________________________________________________________________．
（3）硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是________________________（离子方程式）．
在使用时发现硫酸铁不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去，其原因是_____________.
（4）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2，若有1.5molFe3O4参加反应，转移的电子的物质的量是________．
（5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是______（填字母）.
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对；Ⅱ对；有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对；Ⅱ对；无
C
铁属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
D
在空气中铁的表面能形成致密的氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有
10．中学化学中几种常见物质的转化关系如下图所示：
将D溶液滴入沸水中可得到以F为分散质的红褐色胶体．请回答下列问题：
（1）红褐色胶体中F微粒直径大小的范围：
______________________________________.
（2）A、B、H的化学式：
A______、B______、H______.
（3）①写出H2O2分子的电子式_______________________________________________．
②写出C的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式：
___________________________
（4）写出鉴定E中阳离子的实验方法和现象：
__________________________________
________________________________________________________________________.
（5）在C溶液中加入与C等物质的量的Na2O2，恰好使C转化为F，写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
1．（2014年承德市高一化学期末测试）在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液存在较多的阳离子是（ ）
A．Cu2＋B．Fe3＋C．Fe2＋D．H＋
2．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是（ ）
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
HCl溶液
3．已知：
为使Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋较完全的形成氢氧化物沉淀，溶液的pH应分别为3.7、9.6、4.4左右．某硫酸锌酸
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